КАНАЛИЗАЦИЯ

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод

Наиболее полная очистка производственных сточных вод, содер­жащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке бытовых вод, — аэробный и анаэробный. Для аэробной очистки применяют аэротенки различных конструктивных модифика­ций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические пруды; при анаэробном процессе для высококонцентрированных сточ­ных вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Для полной очистки высококонцентрированных сточных вод приме­няют анаэробно-аэробное окисление.

Скорости аэробного окисления при биологической очистке производ­ственных сточных вод изменяются в широких пределах от 10 до 30 мг/г активного ила в 1 ч (в пересчете на беззольное вещество) и являются функцией видового и количественного состава активного ила, началь­ной концентрации загрязнений, требуемой степени очистки, биохимиче­ской структуры загрязнений, а также физических параметров процесса (интенсивности перемешивания, рН, температуры и т. д.). Чем выше исходная концентрация загрязнений (до определенных пределов) и чем меньше требуемая степень очистки, тем выше скорость окисления Ско­рости аэробного окисления и анаэробного сбраживания определяют экс­периментально.

При биологической очистке производственных сточных вод для раз­вития микробиальных культур должны быть созданы оптимальные условия. В этом направлении наиболее перспективными являются аэро­тенки, работающие с высокими дозами активного ила; окситенки, снаб­
жаемые чистым кислородом, и аэротенки с неравномерно-рассредото­ченным впуском сточной воды.

Оценкой биохимического процесса, проходящего в том или ином со­оружении, является так называемая окислительная мощность. Она ис­числяется количеством граммов кислорода, получаемого с 1 м3 соору­жения в сутки и израсходованного для окисления органических ве-

Рис 5.47. Зависимость объемной окислительной мощности аэротенка а и удельной окис­лительной мощности ила б от дозы активного ила

Ществ — аммонийной соли до нитритов и нитратов и т. п. Окислительная мощность сооружений весьма различна: от нескольких сот граммов (биопруды) до нескольких килограммов (рис. 5.47) (аэротенки с высо­кой дозой активного ила).

Биологическая очистка производственных сточных вод в аэробных условиях

Способ биологической очистки в аэробных условиях возможен, ес­ли содержащиеся в производственных сточных водах органические и минеральные вещества способны окисляться в результате биохимиче­ских процессов и если условия среды, т. е. наличие растворенного кис­лорода, величина рН, температура и концентрация в воде вредных ве­ществ не превышают те предельно допустимые величины, при которых не нарушается жизнедеятельность микроорганизмов. Во всех случаях очищаемая вода должна содержать необходимое количество биогенных элементов (азота, фосфора, калия, железа и др.)-

Многие производственные сточные воды приходится подвергать пред­варительной обработке и добавлять в них биогенные элементы.

Почти все органические вещества в соответствующих условиях раз­рушаются под воздействием бактерий.

Окисление загрязнений сточных вод протекает тем полнее, чем боль­ше величина отношения БПКполн: ХПК (величина отношения БПКполн : : ХПК должна быть не менее 0,4).

Как показывает опыт, биохимическому окислению легко поддаются органические соединения алифатического ряда (сложные эфиры, кисло­ты) ; легко окисляются также бензойная кислота, этиловый и амиловый спирты, гликоли, хлоргидриды, ацетон, глицерин, анилин и ряд других веществ. При длительной адаптации микроорганизмов достигается рас­пад даже таких устойчивых соединений, как толуол, ксилол, углеводо­роды нефти, хлорзамещенные углеводороды и др. Однако окисление некоторых из органических веществ происходит настолько медленно, что содержащие такие вещества сточные воды нецелесообразно подвер­гать биологической очистке. Наиболее неблагоприятное влияние на ход
биохимических процессов оказывает присутствие в сточных водах солей тяжелых металлов.

Основной причиной нарушения нормальной работы биологических сооружений являются залповые сбросы производственных вод с высо­кой концентрацией медленно окисляемых соединений. Значительные за­труднения при биологической очистке вызывают стоки текстильных предприятий, содержащие СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества). Поэтому на таких предприятиях должны быть установки по извлечению вредных веществ из сточных вод перед их биологической очисткой.

Сильно концентрированные сточные воды требуется предварительно обрабатывать до допустимых пределов ( ПО БПКполн) •

В активном иле, образующемся при очистке производственных сточ­ных вод, видовой состав микроорганизмов сильно не различается, не­смотря на исключительно большое разнообразие самих окисляемых за­грязнений. В большей части илов доминирует микрофлора рода Pseudo - monas.

В результате длительной направленной селекции микроорганизмов, выращиваемых только на одном веществе, служащем им единственным источником углерода, могут быть получены такие культуры, которые будут усваивать это вещество даже при высоких его концентрациях. Эти культуры могут быть успешно использованы при очистке сточных вод, загрязненных каким-либо одним веществом, например фенолом; в большинстве же случаев целесообразно использовать биоценоз мик­роорганизмов (активный ил).

Виды микроорганизмов этого биоценоза отбираются в процессе дли­тельной работы биоокислителя на сточной воде данного состава. Изме­нение качества очищаемой воды и ее концентрации обусловливает не­обходимость адаптации микроорганизмов. Их способность к адаптации имеет большое значение при биологической очистке производственных сточных вод.

Процесс очистки протекает более устойчиво и полно в тех случаях, когда очищают смесь производственных и бытовых сточных вод. Объ­ясняется это тем, что бытовые воды содержат необходимые биогенные элементы, а также служат для разбавления. Часто для быстрой иноку­ляции очистных сооружений микроорганизмами — минерализаторами к производственным водам добавляют бытовые воды, особенно в пус­ковой период.

После «созревания» очистных сооружений, когда микроорганизмы приспособятся к утилизации специфических загрязнений производствен­ных вод, приток бытовых вод может быть уменьшен или прекращен вообще.

Как уже отмечалось, производственные сточные воды, подвергающие­ся биологической очистке, не должны содержать в своем составе ядови­тые вещества и соли тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, хрома, ртути и т. п.) в концентрациях, которые были бы вредны для жизнедея­тельности микроорганизмов. Допустимые концентрации некоторых вред­ных веществ на сооружениях полной биологической очистки приведены в табл. 5.17. Как видно из таблицы, наличие в сточной воде меди в ко­личестве более 0,5 мг/л приводит к замедлению биохимических процес­сов, а при 10 мг/л они практически прекращаются. Тормозящее действие свинца сказывается уже при содержании его 0,1 мг/л; с повышением концентрации это действие усиливается: при 1 мг/и замедляются про­цессы нитрификации, а при 5 мг/л депрессия становится полной. При не­обходимости снижения БПКполн производят разбавление сточных вод менее концентрированными, условно чистыми или очищенными водами.

Необходимую степень разбавления бытовыми водами определяют ис­ходя из того, чтобы их величина БПКполн была более или менее посто-

Янна; в среднем она составляет 40 г/сутки на одного человека, пользую­щегося канализацией. Величина БПКполн производственных вод берет­ся по данным анализов.

В зависимости от характера органических веществ необходимое раз­бавление т (отношение количества бытовых вод к производственным) ПО БПКполн может быть найдено по формуле

-^см ^б

Где Ln— начальная БПКполн производственных вод, мг/л; LCM— начальная БПКполн общего стока, мг/л; LQ—начальная БПК20 бытовых вод; /,6 = 40 000 q, здесь q — Среднесуточное количество бытовых вод на одного челове­ка, мг/л.

Предельная величина БПКполн сточных вод, поступающих на биоло­гическую очистку, не должна быть более 500—1000 мг/л.

При совместной очистке производственных и бытовых стоков дости­гается экономия капитальных затрат, которая определяется по формуле

ДАТ = YK лгк - К^б + У к) Кс - У 6 Кб], (5.65)

Где А/С — экономия капитальных затрат при совместной очистке

Производственных и бытовых стоков, руб.; Уб» Кк — количество бытовых и производственных сточных вод соответственно, м3/год;

Кк, Кб, кс — удельные капитальные затраты на очистку производст­венных, бытовых и смеси производственных и бытовых стоков соответственно, руб. Экономия эксплуатационных затрат составит:

АС = Гк Ск - [(Гб + Ук) Сс— У6Сб], (5.66)

Где АС— экономия эксплуатационных затрат при совместной

Очистке производственных и бытовых стоков, руб/год; Ск, Сб, Сс — себестоимость очистки отдельно производственных, бы­товых и смеси бытовых и производственных сточных вод соответственно, руб/м3. Экономический эффект, получаемый в результате очистки производ­ственных сточных вод, разбавленных бытовыми стоками, составит:

ЛЯс = (ГкАГк - 1{VB + VK) Кс - Ув Кб]) Ен н - Ск -

~[(V6 + VK)Cc-V6C6], (5.67)

Где Еп — нормативный коэффициент экономической эффективности.

В том случае, если бытовых стоков недостаточно для разбавления производственных сточных вод, используют условно чистые стоки или речную воду. Это приводит к увеличению объема очистных сооружений, необходимых для обезвреживания производственных стоков. При на­правлении на сооружения биологической очистки производственных сточных вод, разбавленных условно-чистыми водами, затраты увеличи­ваются пропорционально степени разбавления на величину, определяе­мую по формуле

Пу = УКТ6(КбЕ + Сб), (5.68)

Где Пу— затраты на биологическую очистку в зависимости от степени разбавления, руб/год; Тб — степень разбавления. При разбавлении производственных стоков чистой речной водой не­обходимо учитывать затраты на подачу этой воды, равные:

Яр = Гк тб (Киол ЕН "г Спод), (5.69)

Где Яр — затраты на подачу речной воды, руб/год;

/Спод—удельные капитальные затраты на подачу речной воды. Общие затраты на биологическую очистку производственных стоков при разбавлении их речной водой будут равны:

По - ^К [Пб (Кб ЕЙ + Сб) -{-(Пб- 1) (/Спод Ен + СпоД)Ь (5.70)

Где #0— затраты на биохимическую очистку производственных стоков при разбавлении их речной водой, руб/год. Этот метод расчета позволяет определить приближенно экономиче­скую эффективность биологической очистки производственных стоков при разбавлении их бытовыми, условно-чистыми, биологически очищен­ными стоками или речной водой. В результате установлено, что в боль­шинстве случаев наиболее эффективной является совместная биологиче­ская очистка производственных и бытовых стоков. Эксплуатационные затраты при этом составляют 5—10 коп/м3, а при большом разбавлении производственных стоков условно-чистыми стоками и чистой водой тех­нико-экономические показатели биологического метода настолько ухуд­шаются, что возникает необходимость в применении других методов очистки сточных вод. Например, в отдельных случаях при необходимо­сти разбавления производственных стоков перед биологической очист­кой чистой водой в 100 раз эффективнее очищать данные стоки мето­дом анаэробного сбраживания.

При совместной биологической очистке городских и производствен­ных сточных вод механическая их очистка может производиться как сов­
местно, так и раздельно. Раздельная механическая очистка обязательна, если производственные сточные воды должны быть подвергнуты меха - но-химической или физико-химической очистке.

На рис. 5.48 приведены объединенные сооружения биологической очистки сточных вод г. Калинина мощностью 220 тыс. м3/сутки, разра­ботанные институтом Гипрокоммунводоканал и введенные в действие в 1971 г. Характерной особенностью очистных сооружений г. Калинина

Рис. 5.48. Схема очистных соору­жений для сов­местной биохими­ческой очистки бытовых и произ­водственных сточ­ных вод

1—-приемная камера; 2 — здание решеток, насосная станция и тепловой пункт; 3 —- песколовка, 4 — пер­вичные отстойники; 5 — иловые насосные станции; 6 — админи­стративно-хозяйствен­ный корпус; 7—ме­тантенки; 8 — иловые площадки; 9, 14 — ка­меры смешения; 10 —- Здание биогенных до­бавок; 11 —- илоуплот - нители; 12—- песковые площадки; 13 —- на­порные водоводы про­изводственных сточ­ных вод; 15 — щито­вые затворы; 16— аэ-

Ротенки-смесители для городских сточ­ных вод; 16' — аэро - тенки-смесители для производственных сто­ков комбината ис­кусственного волокна; 17 — эрлифтные уста­новки, 18— вторичные отстойники для город­ских сточных вод; 18' — то же, для про­изводственных стоков комбината искусст­венного волокна; 19 — Воздуходувная, 20 —■ Мастерская; 21 — хло­раторная; 22 — элект-i роподстанция

Является то, что они принимают для совместной очистки как бытовые, так и загрязненные сточные воды от промышленных предприятий го­рода.

По данным исследований, сточные воды характеризуются высокими значениями БПК20 — 250—350 мг/л, ХПК — 320—500 мг/л, повышенным содержанием меди, аммонийного азота, красителей и других загрязне­ний. Поэтому для наиболее токсичных сточных вод промышленных пред­приятий предусмотрена предварительная их очистка на локальных со­оружениях. Так, для предприятий синтетического волокна необходима предварительная очистка промышленных стоков от солей меди и ам­миака, для предприятий машиностроительной промышленности — ат масло - и нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов.

Наиболее тщательной предварительной очистке должны подвергать­ся промышленные стоки комбината синтетического волокна, в составе

Которых в большом количестве содержатся соли цинка (41 мг/л), серная кислота (156 мг/л), сульфат натрия (2300 мг/л), сероуглерод (40 мг/л), БПКго этих стоков 450 мг/л, рН — 2,5...2,75.

После локальной очистки сточных вод для полной очистки эти воды нуждаются в обработке активным илом. Поэтому проектом предусмот­рена биологическая очистка производственных сточных вод комбината синтетического волокна вместе с бытовыми водами города в аэротенках-

Смесителях.

Согласно принятой схеме очистки сточных вод, они поступают в приемную камеру І и по самотечному каналу в зда­ние решеток 2. Здание решеток сблокиро­вано с песколовками, насосной станцией для перекачки дробленой массы и тепло­вым пунктом.

Из песколовок сточная вода поступает в первичные радиальные отстойники 4 (их диаметр 40 м), где происходит отста­ивание воды в течение 1,5 ч. Осветленные в отстойниках сточные воды через камеры смешения 9 поступают в аэротенки-сме - сители 16 и 16', где происходит биологи­ческая очистка сточной воды в смеси с активным илом при искусственной аэра­ции воздухом.

Из аэротенков-смесителей иловая смесь направляется на вторичные отстой­ники 18 и 18', диаметр которых также 40 м. Продолжительность отстаивания во вто­ричных отстойниках 2 ч. Очищенная сточ­ная вода обеззараживается хлором и по трубопроводу диаметром 2 м направляет­ся в водоем. Активный ил из вторичных отстойников перекачивается в канал аэ­ротенков с помощью эрлифтов, установ­ленных в специальной камере 17.

Избыточный активный ил подается насосами в илоуплотнители 11, откуда вместе с сырым осадком из сооружений механической очистки перекачивается в метантенки 7 для дальнейшей обработки и подсушки на иловых площадках.

Окислительная мощность аэротенков - смесителей по БПКго принята равной 720 г/(м3- сутки) при расходе воздуха 40 м3 на 1 кг снижаемой БПКго - Продолжительность аэрации в секциях аэротенков-смесителей город­ских вод 12 ч, в секции аэротенков-смесителей производственных стоков комбината — 7,7 ч.

Удельный расход воздуха для городских сточных вод составляет 11,9 м3/м3, для промышленных стоков — 7,7 м3/м3.

Производственные сточные воды комбината синтетического волокна по самостоятельным напорным водоводам 1S подаются в аэротенки-сме - сители 16' через камеру смешения 14, куда подается также раствор био­генных веществ.

Секции аэротенков-смесителей городских и промышленных сточных вод отделены друг от друга щитовыми затворами 15, установленными в распределительном канале осветленных вод, в канале активного ила и распределительном канале вторичных отстойников. Под регенератор
активного ила выделено 33% объема аэротенка-смесителя. По принятой технологической схеме работы аэротенка-смесителя (рис. 5.49) отстоен - ные сточные воды поступают в сборный канал 9 и из него в распреде­лительные каналы 4. Через отверстия 5, расположенные по всей длине каналов 4, сточные воды попадают в аэрационные отделения 2.

Активный ил поступает в регенератор 1 из верхнего канала 10. По­дача регенерированного ила в аэрационные отделения осуществляет­ся через отверстия 7, расположенные в нижней части перегородок (по всей длине). Размеры отверстий определяются по расчету в зависимости от расхода активного ила.

Иловая смесь из аэротенков отводится через постоянный водослив канала 6 по всей его длине в сборный канал 11> который сообщается с распределительным каналом вторичных отстойников.

При такой схеме работы достигаются наиболее полное смешение ак­тивного ила со сточной водой, а также равномерная скорость окисления органических веществ по всему объему сооружения.

Конструкция внутренних перегородок аэротенков-смесителей выпол­нена из облегченных сборных элементов, что дает экономию капиталь­ных затрат. Количество возвратного активного ила составляет около 50% общего расхода сточных вод, подаваемых в аэротенки.

Для подачи возвратного активного ила применяются эрлифты.

Воздух к эрлифтам подается в количестве примерно 1 м3 на 1 м3 пе­рекачиваемой жидкости.

Фактическая стоимость строительства сооружений 5,9 млн. руб., стои­мость строительства сооружений в расчете на 1 м3 суточной производи­тельности станции 26,5 руб.

Данные, характеризующие эффективность работы очистных соору­жений, приведены в табл. 5.18.

Таблица 5.18

Количество биогенных элементов (азота, фосфора) в смеси произ­водственных и бытовых сточных вод определяется из соотношения БПКполн : N и БПКполп : Р; для многих видов сточных вод N составляет 2,3—4% БПКполн, а Р =0,3...0,8 БПКполн, и лишь в отдельных случаях, как, например, для нефтесодержащих сточных вод, количество азота увеличивается до 5—10%, а фосфора — до 1,4% БПКполн - При недостат­ке фосфора добавляют ортофосфорную кислоту, фосфор которой легко усваивается микроорганизмами (вводится 0,1%-ный раствор КН2РО4).

Минимальные количества биогенных элементов для интенсивного биохимического процесса очистки смеси бытовых и производственных сточных вод составляют на каждые 100 мг/л БПКполн: азота 5 и фос­фора 1 мг/л.

При определении количеств биогенных элементов, которые необхо­димо добавить в очищаемую смесь, считается, что с бытовыми стоками вносится примерно 8 г азота и около 1,7 г фосфатов на одного человека в сутки.

Кроме основных биогенных элементов необходимы также Mg, Ca, S, Fe и др.; эти элементы имеются в сточных водах в достаточном количест­ве, поэтому обычно добавлять их не приходится.

Биогенные элементы наиболее легко усваиваются в том случае, когда они находятся в соединениях, аналогичных соединениям протоплазмы клетки. Например, азот в веществах клетки содержится в восстановлен­ном состоянии (NH^), фосфор — в окисленном состоянии (в форме Н3Р04).

Недостаток биогенных элементов тормозит процесс биохимического окисления; искусственная добавка их стимулирует рост бактерий, а сле­довательно, и интенсифицирует окисление органических веществ. Дли­тельный недостаток азота при биологической очистке сточных вод при­водит также к образованию труднооседающего активного ила и к по­терям его в результате выноса из вторичных отстойников.

В жизни микроорганизмов чрезвычайно велика и роль фосфора, так как он входит в состав наиболее активных веществ клетки, в частно­сти — в ферменты.

При недостатке в сточных водах фосфора в активном иле развива­ются нитчатые формы бактерий, обусловливающие медленное его осе­дание. Происходит замедление роста активного ила и снижение интен­сивности окисления органических веществ.

Роль остальных элементов еще недостаточно ясна, однако имеющие­ся экспериментальные данные показывают, что повышение в сточной воде концентрации таких элементов, как железо, до 5 мг/л и магния (в виде MgS04-7H20) до 8 мг/л приводит к стимуляции процесса био­логической очистки производственных сточных вод. Интенсификация процессов окисления может быть достигнута путем введения экзогенных стимуляторов.

Потребность в биогенных элементах постоянна, так как прирост мик­роорганизмов при окислении различных веществ различен; поэтому при очистке производственных сточных вод в каждом конкретном случае она должна устанавливаться экспериментально.

В качестве биогенных элементов применяют диаммоний фосфат, фос­форнокислый калий, аммиачную селитру, аммиачную тукосмесь, супер­фосфат и др. При щелочной воде применяют фосфорную кислоту, а при нейтральной или слабощелочной воде — фосфаты.

Предварительный расчет необходимого количества биогенных эле­ментов производится следующим образом.

При введении азота в виде фосфорнокислого аммония (NH^PCV •ЗН20 последний требуется в количестве, кг/сутки:

Л-203 Л

При введении фосфата в виде фосфорнокислого калия необходимое его количество, кг/сутки, составит:

348 л

Здесь п — недостающее количество азота или фосфорного ангидрида

В кг на 1 м3 очищаемых сточных вод; 203 и 348 — молекулярная масса соответственно фосфорнокислого ам­мония и фосфорнокислого калия;

42 и 142— молекулярная масса соответственно азота и ангидрида фос­форной кислоты Р2О5;

Q— количество сточных вод, м3/сутки.

При определении дозы вводимых веществ следует учитывать, что из­быток их остается в очищенной воде и, попадая в водоемы, может спо­собствовать процессу эвтрофикации, что нежелательно с точки зрения сохранения чистоты водоема.

Биогенные вещества добавляют в виде сильно измельченного по­рошка или в виде раствора, что более предпочтительно. Во всех случаях они подаются в специальный резервуар-смеситель, куда поступают так­же сточные воды.

На небольших очистных установках допускается подача биогенных веществ непосредственно в аэротенк.

Для приготовления раствора биогенных веществ и их дозирования применяется такое же оборудование, как и при коагуляции или нейтра­лизации производственных сточных вод.

Резервуары для приготовления раствора суперфосфата оборудуются мешалками с небольшой частотой вращения (12—25 мин-1). Для уско­рения растворения лучше применять теплую воду с температурой 40—50° С. Перед сливом в расходные баки приготовленный раствор от­стаивается в течение 0,5—1,5 ч. Осадок направляется в накопитель или на площадки для подсушивания. Резервуары для приготовления рас­творов биогенных добавок и смесителя необходимо выполнять из кор - розиестойких материалов.

Кроме раствора суперфосфата в смеситель биогенных добавок обыч­но подается раствор аммиачной воды при дозе по азоту 10 мг/л (раствор водного аммиака содержит 16,4% азота). Для хранения поступившего раствора устраиваются резервуары, рассчитанные на 15—30-суточную потребность; располагаются они вне здания. Для уменьшения потерь аммиака необходимо предусматривать орошение надземных резервуа­ров летом.

Из резервуаров-хранилищ аммиачная вода перекачивается в сбор­ники-мешалки, оборудованные вентиляционными установками. В сбор­никах концентрация аммиачной воды доводится до 5%. Приготовлен­ный раствор поступает в смеситель биогенных добавок.

Следует учитывать, что смесь выделившегося из воды аммиака с кис­лородом взрывоопасна. Поэтому все резервуары и аппаратура, где воз­можно выделение аммиака, герметизируют; принимаются также и дру­гие меры техники безопасности.

Оптимальная для развития микроорганизмов величина активной ре­акции сточных вод лежит в пределах рН = 7—8; при величинах рН более 8,5 и менее 6,5 биохимические процессы замедляются. Поэтому в слу­чаях отклонения активной реакции сточных вод от указанных пределов предусматривается ее предварительная корректировка.

Скорость биохимических процессов очистки сточных вод в большой степени зависит от температуры среды. При температуре сточных вод ниже 6 °С жизнедеятельность микроорганизмов, а следовательно, и их активность резко снижаются; при температуре свыше 37 °С заметно уменьшается скорость нитрификации в связи с уменьшением в воде растворенного кислорода. Оптимальной является температура 20—28 °С (в присутствии термофильных бактерий может идти аэробный процесс и при 67 °С). При этом в активном иле находится наибольшее количест­во видов микроорганизмов. С повышением температуры очищаемой во­ды до 37 °С необходимо увеличение в 1,2 раза подачи воздуха для аэрации.

Для биологической очистки производственных сточных вод примени­мы те же основные типы сооружений, что и для очистки бытовых сточ­ных вод. Выбор типа сооружений производится с учетом количества и специфических особенностей очищаемых сточных вод, а также с уче­том требований к качеству очищаемой воды. Наиболее производитель­ными и управляемыми сооружениями являются аэротенки различных конструктивных модификаций. Поэтому при прочих равных технико-эко­номических показателях для биологической очистки производственных сточных вод предпочтение следует отдавать аэротенкам. При концен­трации стока по БПКполн до 500 мг/л, отсутствии в сточных водах труд - ноокисляемых загрязнений и устойчивой технологии производства мо­гут применяться аэротенки с сосредоточенной подачей сточных вод и ак­тивного ила в начале аэротенка (аэротенки-вытеснители).

К достоинствам аэротенков-вытеснителей следует отнести высокую

Степень использования рабочего объема, устойчивую рабочую дозу ак­тивного ила в зоне аэрации и отсутствие «проскока» неокисленных за­грязнений, а к недостаткам — пониженные кинетические показатели вследствие неравномерной нагрузки на активный ил в течение его ра­бочего цикла.

При величине БПКполн более 500 мг/л или при наличии в очищаемом стоке медленноокисляемых веществ, а также при непостоянстве соста­ва сточных вод рекомендуется применять аэротенки-смесители (рис. 5.50) различных конструктивных модификаций.

Новыми конструкциями являются аэротенки-смесители из сборного железобетона: трехкоридорные с размерами коридора 6X5X42 м и 6Х Х5Х60 м; четырехкоридорные с размерами коридора 9X5, 2X150 м.

К достоинствам аэротенков-смесителей относятся высокая скорость окисления загрязнений и способность очищать концентрированные сточ­ные воды, к недостаткам — «проскок» загрязнений с очищенной водой.

Аналитическими и экспериментальными исследованиями, выполнен­ными в МИСИ имени В. В. Куйбышева, доказана возможность создания нового типа аэротенка, объединяющего достоинства аэротенка-вытесни- теля и аэротенка-смесителя, определены гидравлические параметры так называемого аэротенка с нелинейно-рассредоточенным впуском сточных вод. Расчеты показывают, что рассредоточенная подача сточных вод про­
порционально концентрации активного ила повышает среднюю рабочую дозу ила в аэротенке и позволяет существенно сократить рабочий объем сооружения. Аэротенк, имеющий нелинейно-рассредоточенный впуск сточных вод при постоянстве удельных нагрузок на активный ил, обла­дает высокой объемной скоростью окисления загрязнений, характерной для смесителя, а также позволяет исключить «проскок» неокисленных за­грязнений, в результате чего достигается такое же качество очищенной воды, как в аэротенке-вытеснителе (рис. 5.51).

Расчет и конструирование биоокислителей для производственных сточных вод ведутся на основании экспериментальных данных. Исход-

Бозбратньш активный ил

Ными данными при расчетах служат результаты анализов сточных вод, главным образом величина БПКП0Лн- Учитывают также общую концен­трацию растворенных солей, которая должна быть не более 10 г/л. При длительной адаптации активного ила допускается повышение концен­трации некоторых солей. При наличии только NaCl допускается повы­шение концентрации растворенных солей до 20 г/л.

Однако для сточных вод многих отраслей промышленности показа­тель БПКполн не отражает действительной концентрации в них органи­ческих веществ; более полно эти вещества характеризуются показате­лем ХПК. Значения БПКполн и ХПК в производственных водах колеб­лются в весьма широких пределах (табл. 5.19).

Поэтому в отличие от бытовых стоков, зная величину только какого - либо ОДНОГО показателя (ХПК или БПКполн), нельзя определить расчетом величину другого, а следовательно, нельзя судить о возможной полноте минерализации органических веществ производственных стоков при биологической их очистке. При ориентировочных расчетах можно принимать, что БПКполн составляет 0,6—0,8 ХПК.

Чем больше разница между ХПК и БПКполн, тем больше прирост биомассы в искусственных биоокислителях. Это обстоятельство необхо­димо учитывать при выборе типа окислителя. Очевидно, что для очистки СТОКОВ, характеризующихся большой величиной ХПК И малой БПКполн, не следует применять обычные биофильтры и аэрофильтры с мелкозер­нистым загрузочным материалом, так как заиливание таких сооруже­ний биопленкой неизбежно. Для таких сточных вод необходимо приме­нение аэротенков-смесителей различных типов.

Величина прироста биомассы определяется экспериментально в про­цессе исследования сточных вод и выяснения эффективности методов их очистки или принимается по данным опыта эксплуатации очистных со­оружений для аналогичных сточных вод.

Необходимый объем аэротенков-смесителей определяют исходя из окислительной МОЩНОСТИ ЭТИХ сооружений ПО величине БПКполн, выра-

Жаемой в г на 1 м3 объема сооружения в сутки, а также в зависимости от требуемой степени очистки вод.

Окислительная мощность {ОМ) аэротенков при очистке производ­ственных сточных вод зависит от характера содержащихся в них загряз­нений и пропорциональна количеству активного ила в зоне аэрации. Ве­личина ОМ колеблется в широких пределах. Так, например, при очистке сточных вод, загрязненных спиртами (метиловым, этиловым и др.), ОМ На 1 м3 объема аэротенка в сутки при дозе активного ила 3 г/л состав­ляет 720—1200 г (по величине БПКполн); для сточных вод, загрязнен­ных органическими кислотами (стеариновой, масляной, уксусной),— 400—1400 г; для сточных вод, содержащих бензол, анилин, формалин, — 600—700 г; для сточных вод, загрязненных фенолами, — 2000 г/(м3Х Xсутки).

При отсутствии экспериментальных данных величину ОМ принимают равной 720 г БПКполн на 1 м3 объема аэротенка в сутки при дозе актив­ного ила в зоне аэрации 3 г/л.

Объем аэротенка W для очистки сточных вод, загрязненных каким - либо одним веществом, определяют из следующей зависимости:

W = QCp.4T = Qcp-ч Lh~MK . (5.71)

Где Qcp.4 — средний часовой (за период аэрации) приток сточных вод, м3/ч;

T — продолжительность аэрации, ч;

LH—БПКполн поступающих сточных вод, г/м3;

LK— БПКполн очищенной воды, г/м3;

ОМ — окислительная мощность аэротенков для данного вида сточ­ных вод по БПКполн, г/(м3-ч).

При биологической очистке производственных сточных вод, содержа­щих различные органические примеси, следует учитывать то, что ско­рость изъятия загрязнений различного состава неодинакова. Так, напри­мер, для спиртов она колеблется (по величине БПКполн) от 30 до 60 г на 1 м3-ч при дозе активного ила 3 г/л; для органических кислот — от 15 до 70 г на 1 м3-ч; для фенолов — около 15 г на 1 м3-ч, а для таких загрязни­телей, как гидрохинон, крезол, глицерин, — 7—14 г на 1 м3-ч.

Продолжительность очистки сточных вод, содержащих различные загрязняющие вещества, следует определять экспериментальным путем в условиях, максимально приближенных к производственным.

Общий расход воздуха и интенсивность аэрации следует определять ИСХОДЯ ИЗ максимальной величины БПКполн очищаемой сточной воды и максимальной концентрации активного ила, а не по средним значениям этих показателей.

Расход воздуха в м3 на 1 мэ очищаемой жидкости определяют по формуле

Где LH— БПКполн поступающей в аэротенк жидкости, г/м3;

D — дефицит кислорода в сточной воде, в долях от насыщения, для бытовых сточных вод d—0,8; для газогенераторных D=0,24; для смеси d—0,75; Р—использование кислорода воздуха, %, при Н— 1 м и d= 1, принимаемое при распределении воздуха фильтросами рав­ным 4,34%; Н— рабочая глубина аэротенка, м.

Площадь аэротенка F, м2, определяют из принятой его глубины:

W

F = (5.73)

Для ОЧИСТКИ высококонцентрированных СТОЧНЫХ ВОД (БПКполн более 1000 мг/л) широкое применение находят двухступенчатые аэрационные сооружения. Преимуществом этих сооружений по сравнению с односту­пенчатыми является более устойчивая их работа при перегрузках и коле­баниях концентрации сточных вод.

Обычно активный ил каждой ступени циркулирует, не смешиваясь один с другим. Благодаря этому микроорганизмы могут хорошо приспо­собиться к окислению загрязнений, поступающих на ту или другую сту­пень.

В качестве первой ступени целесообразно применять аэротенки-сме - сители, в качестве второй — аэротенки-вытеснители.

Аэротенки первой ступени устраивают с регенераторами; вторая сту­пень может быть и без них. Наличие регенераторов, как отмечалось ра­нее, облегчает условия эксплуатации сооружений в случае образования труднооседающего активного ила и при резких изменениях состава и концентрации сточных вод. Объем регенераторов обычно составляет 25— 50% объема аэротенков.

Результаты исследований работы другой схемы двухступенчатых аэротенков, состоящей из высоконагружаемого аэротенка-смесителя без рециркуляции ила (процесс суперактивной аэрации) и аэротенка-отстой - ника, показали, что за счет создания условий питания и аэрации, благо-

Приятных для развития высокоактивных бактериальных илов в сооруже­нии первой ступени и илов с преимущественным развитием прикреплен­ных и свободно плавающих простейших в сооружении второй ступени, обеспечивается высокое качество очистки (до БПКб Ю мг/л при БПКБ Исходной воды 390—450 мг/л). При этом капитальные затраты снижа­ются более чем на 30% но сравнению с затратами по схеме двухступенча­той очистки в обычных аэротенках.

К особенностям высоконагружаемых аэротенков относятся: нагрузка на ил выше 1000 мг БПКб/(г-сутки), возможность работы без первично­го отстаивания (при БПКб поступающей воды 120 мг/л), снижение удель­ного расхода кислорода на переработку загрязнений и увеличенный при­рост ила. Очистка сточной воды в них проходит до 20 мг/л по БПКб - В таких аэротенках активный ил поддерживается в фазе логарифмиче­ского роста и характеризуется высокой скоростью обмена веществ.

Избыточный активный ил второй ступени нередко направляют в пер­вичные отстойники с тем, чтобы использовать его коагулирующее дейст­вие и сорбционную способность. Избыточный активный ил первой ступе­ни направляют в илоуплотнитель, а оттуда на дальнейшую обработку. При такой схеме ОЧИСТКИ величина БПКполн жидкости, поступающей на первую ступень, может быть увеличена до 2000 мг/л (вместо 300— 350 мг/л при одноступенчатой очистке). Значительно увеличивается и окислительная мощность аэротенка. первой ступени — до 1800 г/(м3Х Хсутки).

В ряде случаев применение двухступенчатой схемы биологической очистки позволяет получить не только более устойчивую работу комп­лекса очистных сооружений, но и сократить их объем.

Недостатком двухступенчатой схемы является необходимость устрой­ства промежуточных вторичных отстойников и связанной с ними систе­мы распределительных лотков. Однако этот недостаток компенсируется более высоким и устойчивым эффектом очистки сточных вод.

Способы предотвращения пенообразования в аэротенках. При очист­ке в аэротенках производственных сточных вод некоторых отраслей промышленности образуется пена, что отрицательно влияет на работу аэрационных сооружений, снижая их производительность и ухудшая ка­чество очищенной воды. Пенообразование большей частью зависит от величины рН очищаемой сточной воды, заметно увеличиваясь при ее по­вышении, от дозы активного ила в зоне аэрации, снижаясь при его повы­шении, и от содержания СПАВ.

Образование пены в аэротенках вызывается содержащимися в про­изводственных сточных водах поверхностно-активными веществами, а также маслянистыми составными частями органических примесей. Эти вещества, находясь в сточных водах в растворенном или коллоидном ви­де, не выделяются при отстаивании и остаются в сточной воде, способст­вуя сильному и устойчивому пенообразованию.

Применяемые в практике очистки сточных вод меры по предупреж­дению пенообразования разделяются на три основные группы: способ предварительного удаления из воды СПАВ или других компонентов, обусловливающих образование устойчивой пены, способы предотвраще­ния пенообразования путем применения противопенных добавок, спосо­бы разрушения пены — гидравлические, электрические, термические, хи­мические и др.

Более широко применяются в практике очистки сточных вод гидрав­лические способы гашения пены.

Аэротенк с оборудованием для гидравлического гашения пены пока­зан на рис. 5.52.

В качестве рабочей жидкости для гашения пены используется посту­пающая в аэротенк или находящаяся в нем сточная вода. Первая из них содержит значительно меньше взвешенных веществ, поэтому вероят­
ность засорения насадок в этом случае уменьшается; также исчезает опасность дробления хлопьев активного ила и ухудшения его осаждаемо - сти во вторичных отстойниках.

Во избежание выхода из аэротенка неочищенной воды конечный уча­сток (Vs—Vio часть общей длины аэротенка) душируется очищенной сточной водой, взятой после вторичных отстойников.

В настоящее время исследуются химические противовспениватели и пеногасители.

Наиболее эффективные противовспениватели и пеногасители были ис­пытаны на аэротенке очистных сооружений целлюлозно-бумажного ком­бината. Производительность аэротенка 3000 м3/ч, интенсивность аэра­ции 5 м3/(м2-ч), концентрация активного ила 2—3 г/л, температура сточ­ной воды 20° С. Высота слоя пены в аэротенке 1—1,3 м. Были испытаны

В качестве пеногасителей фракции спиртов С7—Сц и смесь спирта С7— Сц с эмульсией 21-2А. Раствор пеногасителя в аэротенк поступал само­теком или под напором через сопла с навинчивающимся насадком, ко­торые располагались на расстоянии 0,5—1 м от продольной стенки и на различной высоте от уровня жидкости. Насадок имел выходное от­верстие 3, 5 и 10 мм. Сопла устанавливались выходным отверстием под различным углом к горизонту. Гашение пены производилось в точках, расположенных на различном расстоянии от входа жидкости в коридор, у места расположения фильтросов, на противоположной от них стороне, в различных коридорах и регенераторе и т. д.

Подача раствора осуществлялась непрерывно и периодически, вплоть до частичного или полного разрушения пены.

Расход водного раствора эмульсии составлял 0,2—0,3 г/м3, фракции спиртов С7—Сц—0,1—0,2 г на 1 м3 сточной воды.

Стоимость пеногашения смесью спирта и эмульсии равнялась 1,5 руб. за 1000 м3 сточной воды.

Рекомендуемые для предотвращения пенообразования дозы рабочих растворов пеногасителей не являются токсичными для микроорганизмов активного ила и практически не повышают БПК обрабатываемой сточ­ной воды. Используемые спирты в процессе биологической очистки раз­рушаются полностью.

Интенсификация работы сооружений биологической очистки. Одним из основных способов интенсификации работы сооружений биологиче­ской очистки производственных сточных вод является повышение дозы активного ила в зоне аэрации. Для этого в аэротенках необходимо при­менение новых способов отделения ила, обеспечивающих его быстрый

37а*
Возврат в зону аэрации. Одним из таких способов может быть метод на­порной флотации. На основании опытов, проведенных на Новогорьков - ском НПЗ, скорость разделения концентрированной иловой смеси при напорной флотации растворенным воздухом возрастает в 7 раз по срав­нению с гравитационным разделением; повышение концентрации ила в

Исходной воде и давление, при котором происходит насыщение иловой смеси воздухом, положительно влияют на плотность пены во флотаторе. При гидравлической нагрузке на флотоилоотделитель 5—8 м3/(м2-ч) и дозе ила в исходной смеси 10 г/л средний вынос взвешенных веществ составлял 100 мг/л. Дальнейшее усовершенствование и изучение фло­тации растворенным воздухом и замена вторичных отстойников флотато - рами позволят повысить скорость разделения иловых смесей, достиг­нуть высокой степени уплотнения ила и обеспечить повышенные концент­рации рабочего активного ила в аэрационной зоне сооружений биологи­ческой очистки (до 10—15 г/л).

Увеличение пропускной способности окислительных сооружений до­стигается применением окситенков. В ВОДГЕО разработана конструк­ция окситенка, позволяющая использовать для аэрации технический кислород на 90—95%. Это дает возможность повысить дозу активного ила в зоне аэрации до 10—15 г/л вместо 3 г/л в аэротенке. При этом ско­рость биохимического окисления одним граммом активного ила увели­чивается.

В МИСИ имени В. В. Куйбышева исследована конструкция новог© биохимического окислителя-фильтротенка (рис. 5.53). При исходной ве­личине БПКполн 1500—2000 мг/л, дозе активного ила 12—25 г/л, периоде аэрации 3—5 ч объемная окислительная мощность фильтротенка состав­ляет 10—12 кг БПКполн/(м3-сутки). Эффект очистки 90%.

В фильтротенке радиального типа зону аэрации выполняют в виде кольцевого резервуара. В центральной части резервуара устраивают зону отстаивания с периферийным впуском осветляемой иловой смеси и центральным сбором осветленной воды. На наружной боковой стенке имеются кольцевой лоток для впуска и распределения поступающей на биологическую очистку сточной воды и кольцевой лоток для впуска и распределения возвратного активного ила, отводимого из зоны отстаи­вания.

На внутренней боковой стенке, являющейся общей для зон аэрации и отстаивания, располагают фильтровальные насадки с запорной армату­рой и системой отводящих патрубков осветленной иловой смеси и тру­бопроводов для подачи сжатого воздуха. Последний подается для обрат­ной продувки в целях восстановления рабочих свойств фильтровальных насадок.

Осветление концентрированной иловой смеси, поступающей в зону отстаивания из зоны аэрации, производится при помощи сетчатой фильт­ровальной перегородки, попеременно работающей в режимах фильтро­вания и обратной продувки сжатым воздухом. Основные параметры фильтротенка зависят от дозы активного ила, гидродинамических усло­вий в зонах аэрации и отстаивания и технологических свойств активного ила, определяемых биохимической структурой и степенью окисления за­грязнений.

Фильтротенк в настоящее время применяется для очистки производ­ственных сточных вод как экспериментальное сооружение.

В отечественной практике и за рубежом (Япония, ФРГ, США) рас­пространение получили биологические сооружения для глубокой очистки производственных сточных вод типа «Биодиск». Принцип работы этих сооружений заключается в том, что на поверхностях медленно вращаю­щихся дисков, обтянутых поролоном или изготовленных из специально­го материала, которые находятся внутри очищаемого стока, культивиру­ют специфическую микрофлору, обладающую высокой способностью к глубокому изъятию органических и минеральных загрязнений. Биологи­ческий процесс происходит в аэробных условиях, и кислород, необходи­мый для процесса окисления, изымается микроорганизмами из воздуха при выходе диска с влажной биопленкой из сточной воды.

Биологическая пленка ровным слоем покрывает всю рабочую поверх­ность дисков с двух сторон. Толщина ее при установившемся режиме ра­боты не превышает 4—5 мм, пространство между дисками (1,5—2 см) не зарастает и приток воздуха ко всей поверхности биопленок остается не - лимитированным.

По мере накопления адсорбированных и окисленных веществ на по­верхностях диска биопленка под тяжестью собственной массы опадает в сточную воду и выносится в отстойник. На месте опавшей биопленки че­рез некоторое время нарастает новая. Зарастание пор материала дисков биопленки не наблюдается.

Материал дисков должен быть легким, прочным, стойким к вредно­му воздействию сточной воды. Применяются диски толщиной 20 мм из жесткого пенопласта ПС-4-40 и диски толщиной 2,5 мм из экструзионно - го винипласта или из алюминия.

Принципиальная схема установки биодиска для аэробной очистки производственных сточных вод предприятий пищевой промышленности, разработанная в Одесском инженерно-строительном институте, представ­лена на рис. 5.54.

Круглые вертикальные диски 3 укреплены на валу на расстоянии 20 мм один от другого и почти наполовину погружены в лоток 2, по ко­торому протекает сточная вода. Между днищем и дисками лотка имеется пространство не более 20—50 мм во избежание проскока сточной воды вне дисков. Диски медленно вращаются (10—20 м/мин). Электроприво-

II-ЇЇ

Дом служит двигатель-редуктор 7. С биодиском сблокирован отстой­ник 5. Сооружение имеет камеры впуска сточной воды 1 и выпуска очи­щенной воды 6.

Основным расчетным параметром биодиска является нагрузка по БПКполн на 1 м2 площади дисков в сутки, зависящая от требуемой степе­ни очистки. Оптимальная нагрузка составляет от 150 до 250 г/(м2-сутки).

Для полной биологической очистки сточных вод дрожжевого произ­водства с применением биодисков целесообразно применять двухступен­чатую схему очистки.

Биологическая очистка

Высококонцентрированных производственных сточных вод в анаэробных условиях с доочисткой аэробным окислением

При высоких концентрациях органических загрязнений в производ­ственных сточных водах (БПКиолн=6...30 г/л) очистка обычных соору­жений биологической очистки при аэробных условиях становится эко­номически неприемлемой, так как необходимо производить предвари­тельное снижение БПК этих вод путем разбавления до допустимых Пределов по БПКполн=1 000 мг/л, что вызывает увеличение объемов очистных сооружений и, следовательно, дополнительные затраты на их строительство.

Снижение БПК высококонцентрированных производственных сточ­ных вод целесообразно осуществлять путем анаэробного сбраживания в метаитенках таких же типов и конструкций, как для сбраживания осадков сточных вод.

Для того чтобы можно было надежно очищать концентрированные сточные воды, содержащие углеводы в количестве 10 г/л и выше, в ЧССР на основании изучения последовательности микробиальных процессов разработан новый метод метанового брожения в двух и более физиоло­гических ступенях, в которых для бактерий отдельных фаз, в особенно­сти для бактерий метановых, сохраняют оптимальные условия.

Принцип этого метода состоит в том, что метановое брожение проис­ходит в двух или нескольких отдельных резервуарах (в зависимости от состава сточных вод). В первом резервуаре создаются условия, благо­приятные для гидролиза высокомолекулярных органических соединений и образования летучих органических кислот, и таким образом существен­но сокращается продолжительность образования летучих кислот. Во вто­ром резервуаре со специфическим составом активных форм метановых бактерий происходит обработка сточных вод, в которых уже прошла пер­вая фаза брожения, т. е. образовались летучие кислоты и рН стало рав­ным 7,2. В результате здесь сохраняются оптимальные условия и для вто­рого типа микробиального сообщества и весь процесс благодаря этому значительно ускоряется.

Значения расчетных параметров для различных ступеней очистки вы­сококонцентрированных сточных вод представлены в табл. 5.20.

Этот способ сбраживания сточных вод в двух физиологических сту­пенях отличается постоянством и в том случае, если концентрация сточ­ных вод колеблется.

Эффективность этого метода очистки по всем показателям достигает 80%, концентрация органических загрязнений снижается в 10—20 раз. Высокая концентрация органических веществ обусловливает образова­ние большого количества газа, который используется для подогревания метантенков до оптимальной для жизнедеятельности мезофильных бак­терий температуры 35—37° С. На установках средней производительно­сти полученного таким образом тепла хватает на подогрев метантенков; добавлять тепло приходится только в исключительных случаях (в нача­ле работы установки).

Анаэробная обработка примени­ма при очистке сточных вод пред­приятий пищевой промышленности (пивоваренных, дрожжевых, сахар­ных, винокуренных, консервных за­водов и мясокомбинатов), предприя­тий фармацевтической промышлен­ности, в частности фабрик, изготов­ляющих пенициллин и оптимицин, а также фабрик первичной обра­ботки шерсти, заводов синтетиче­ских жирных кислот, производства капролактама; этим способом мож­но очищать сильноконцентрирован­ные сточные воды, содержащие син­тетические поверхностно-активные вещества.

Сбраживанию, как правило, целесообразно подвергать только наи­более концентрированную часть сточных вод (от отдельных производ­ственных процессов), а не общий сток предприятия.

Большая доля снижения концентрации органического вещества за сравнительно короткое время объясняется как деятельностью микроорга­низмов, так и адсорбцией, аналогичной биофлокуляции. Очистка не за­канчивается в метантенке и продолжается после него в отстойнике.

Технологическая схема очистки высококонцентрированных производ­ственных сточных вод в анаэробных условиях (рис. 5.55) предусматрива­ет следующие процессы перед поступлением высококонцентрированных сточных вод в метантенки:

1. Механическую обработку (необходимо извлечение наиболее круп­ных загрязнений на решетках и в песколовках).

2. Выравнивание состава сточных вод в отстойниках или специаль­ных усреднителях; сюда же в пусковой период подается необходимое количество реагента с тем, чтобы величина рН смеси не выходила за пре­делы 7,5—8; в дальнейшем при нормальном ходе брожения нет необходи­мости применять реагенты для нейтрализации.

3. Подогревание подаваемой в метантенки смеси до температуры 35° С.

4. Сбраживание в метантенках I и II ступени с рециркуляцией осадка.

При этом должны быть обеспечены:

Равномерная в течение суток подача сточных вод в обе ступени ме­тантенков;

Поддержание уровня сточных вод в метантенках ниже низа горлови­ны на 0,5 м;

Объем метантенков второй ступени, равный 50% объема первой сту­пени;

Возврат активного анаэробного ила из второй ступени метантенков в первую в количестве 30% подаваемых сточных вод;

Подача сточных вод и возвратного ила в первую ступень метантенка— в верхнюю часть метантенка, во вторую ступень— в нижнюю часть;

Отвод сточных вод из первой ступени метантенков снизу, из второй ступени — сверху;

Интенсивность перемешивания в первой ступени метантенков — 6 м3/(м2-ч) (при рециркуляции образующегося газа);

После метантенков второй ступени дегазация сброженных сточных вод в аппаратах с насадкой из колец Рашига или барботажного типа под вакуумом 5—6 кПа, оборудованных серией тарелок для разбрызгивания, или в смесителе с механической мешалкой, рассчитанном на 10-минутное пребывание сточных вод;

Отстаивание сточных вод после дегазации в течение 2 ч. Для передачи сточной воды из одного сооружения в другое следует устраивать железобетонные лотки, доступные для прочистки.

После очистки высококонцентрированных сточных вод в двухступен­чатых метантенках можно получить БПКполн сброженной сточной воды: 1000 мг/л — при БПКполн исходной воды 10 000 мг/л и 2000 мг/л при БПКполн исходной воды более 10 000 мг/л. Выход газа при сбраживании на 1 кг снижения БПКполн составляет 0,5—0,6 м3.

Доочистка сточных вод может быть осуществлена путем аэробного окисления в одну ступень на аэротенках-смесителях с регенераторами. Объем регенераторов принимается равным 30% объема аэротенка. Про­должительность отстаивания во вторичных отстойниках—1,5 часа.

Если доочистка сточных вод после анаэробного сбраживания проек­тируется в две ступени на аэротенках, то принимаются аэротенки-смеси - тели с регенераторами для I ступени доочистки. Объем регенератора равняется 30% объема аэротенков I ступени. Отстаивание после I ступе­ни должно осуществляться в течение полутора часов.

На II ступени доочистки рекомендуется устанавливать аэротенки-вы - теснители. Продолжительность отстаивания после II ступени должна рав­няться 2 часам.

Необходимый объем метантенков, мэ, для сбраживания сточной воды определяется по формуле

(БПКГоа-ВПКД)^

W =----------------------------------------- , (5.74)

Где БПК"°дн — полная биохимическая потребность в кислороде посту­пающей сточной воды, кг/м3;

БПК°од^—полная биохимическая потребность в кислороде очищен­ной воды, кг/м3;

QcyT — расход сточной воды, м3/сутки;

А— объемная мощность анаэробного сбраживания в ме­тантенках ПО БПКполн, кг/(м3-сутки). Метод анаэробного сбраживания шерстомойных сточных вод приме­нен в СССР на фабрике первичной обработки шерсти в г. Улан-Удэ. Эти воды содержат в составе загрязнений шерстный жир, мыло, различные механические примеси животного и минерального происхождения и рас­творенные органические и неорганические вещества. Шерстный жир пред­варительно извлекается из сточных вод флотационно-сепарационным способом в цехе жиродобычи. Этим способом можно выделить из сточ­ных вод до 30% шерстного жира, являющегося ценным продуктом. Пос­ле извлечения жира шерстомойные сточные воды направляются в пер­вичный отстойник, который служит для выделения осаждающихся взве­шенных веществ. Продолжительность отстаивания 2 ч. Одновременно в отстойнике происходит усреднение состава сточных вод. После этого сточная вода подается в I ступень метантенков.

Для создания условий высокой интенсивности сбраживания в ме - тантенке I ступени предусматривается возврат «зрелого» осадка из метантенка II ступени и непрерывное перемешивание содержимого ме­тантенка. Это позволяет отказаться от перемешивания содержимого в метантенках II ступени. В ней происходит дображивание органических веществ и уплотнение зрелого осадка.

На основании результатов исследований и опыта работы очистных сооружений рекомендуются следующие расчетные параметры для проек­тирования метантенков при очистке шерстомойных сточных вод мето­дом анаэробного сбраживания в мезофильных условиях: продолжительность сбраживания —7 суток;

Нагрузка на 1 м3 объема метантенков по БПКполн —2 кг/сутки;

Выход газа на 1 кг снятой БПКполн—0,7 м3;

Прирост осадка —15 кг/м3 с влажностью 92%;

Эффект очистки по БПКполн — 90%;

Газ в основном состоит из метана;

БПКполн очищенного стока—1,5—2 г/л.

После анаэробного сбраживания в двухступенчатых метантенках сточные воды при разбавлении в два раза могут быть доочищены в аэро­тенках или направлены в городскую канализацию для совместной био­логической очистки с бытовыми водами на районных очистных сооруже­ниях.

Эффективность процесса анаэробного сбраживания весьма высока и зависит в первую очередь от характера органических загрязнений сточ­ных вод. Так, например, при очистке сточных вод мясокомбинатов на­чальная БПКполн сточной воды снижается на 95%, а при сбраживании сточных вод от производства картона, содержащих 4—8 г/л органичес­кого углерода, эффект очистки не превышает 70%. Нагрузки по БПКполн колеблются от 0,5 до 3,5 кг/(м3-сутки).

Анаэробная очистка концентрированных производственных сточных вод целесообразна во многих случаях. Очистная установка компактна, занимает мало места.